專利名稱：光罩組合及其形成細(xì)線圖案的曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，且特別是有關(guān)于一種微影制程的細(xì)小圖案曝光方法。
然而，隨著半導(dǎo)體集成電路的積體層次的快速增加，微影技術(shù)所要求的線幅寬度也越來越小，同樣的，各半導(dǎo)體組件之間的距離也日益縮短。然而，上述的組件間的距離在曝光制程中會因?yàn)槭艿焦鈱W(xué)特性的影響而有其物理上的限制。其原因在于曝光時，為求得到微小尺寸的組件，光罩的透光區(qū)之間的間隔將配合組件尺寸而縮小，但若透光區(qū)之間的間隔縮小至特定的范圍時(為曝光波長1/2或以下時)，通過光罩的光線將發(fā)生繞射的現(xiàn)象，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)移后圖案的分辨率。再者，當(dāng)一光罩上透光區(qū)的致密程度不一時，通過致密(densw)透光區(qū)的光線將會受到通過孤立(isolated)透光區(qū)的光線影響，而使得曝光后的圖案發(fā)生扭曲的現(xiàn)象，如此，細(xì)小圖案(例如閘極層)的曝光便發(fā)生困難。
有鑒于此，為了解決上述問題，本發(fā)明主要目的在于提供一種光罩組合及其形成細(xì)線圖案的曝光方法，適用于定義閘極(gate)圖案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種光罩組合及其形成細(xì)線圖案的曝光方法，以避免曝光圖形失真或扭曲。
本發(fā)明的目的之二在于提供一種光罩組合及其形成細(xì)線圖案的曝光方法，以曝光出致密排列的細(xì)線圖案。
本發(fā)明的主要特征在于利用一相位移光罩(PSM)(例如交錯式相位移光罩)與一傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)光罩分別進(jìn)行二次曝光(second exposure)，使相位移光罩曝光出復(fù)數(shù)平行交錯排列的明亮區(qū)，且傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)光罩曝光出一具有條狀暗區(qū)的亮場(bright field)圖案，其關(guān)鍵在于曝光時需使條狀暗區(qū)落在相鄰明亮區(qū)之間，兩圖案結(jié)合便形成細(xì)線圖案。也就是說原本具復(fù)數(shù)交錯平行排列的明亮區(qū)圖案，由另一光罩將相鄰明亮區(qū)之間之一的暗區(qū)遮蔽起來，使圖案其余區(qū)域皆受到二次曝光，如此一來，僅留下該相鄰明亮區(qū)之間的暗區(qū)，形成一細(xì)線圖案。
為獲致上述的目的，本發(fā)明提出一種細(xì)線圖案的曝光方法，此方法的步驟主要包括首先，提供一第一光罩，具有平行且交錯排列的復(fù)數(shù)相位0度透光區(qū)與復(fù)數(shù)相位180度透光區(qū)。提供一第二光罩，具有一透明基底與一條狀遮光層，其中上述條狀遮光層覆蓋于上述透明基底部分表面，上述條狀遮光層的寬度不小于上述相位0度透光區(qū)與上述相位180度透光區(qū)的間距。接著，分別透過上述第一光罩與上述第二光罩，曝光出一第一曝光圖案與第二曝光圖案，其中上述第一曝光圖案具有平行排列的復(fù)數(shù)明亮區(qū)，上述第二曝光圖案具有一條狀暗區(qū)，位于上述相鄰明亮區(qū)之間之一間隔位置。
為獲致上述的目的，本發(fā)明亦提出一種光罩組合，適用于曝光出細(xì)線圖案，包括一第一光罩，具有平行且交錯排列的復(fù)數(shù)相位0度透光區(qū)與復(fù)數(shù)相位180度透光區(qū)；以及一第二光罩，具有一透明基底與一條狀遮光層，其中上述條狀遮光層覆蓋于上述透明基底部分表面，上述條狀遮光層的寬度不小于述相位0度透光區(qū)與上述相位180度透光區(qū)的間距。
如前所述，上述第一光罩例如為交錯式相位移光罩(alternate phase shiftmask，alternate PSM)，且上述第二光罩例如為雙光強(qiáng)度光罩(binary intensitymask；BIM)。
根據(jù)本發(fā)明，上述相位0度透光區(qū)與上述相位180度透光區(qū)具有相同形狀(例如矩形)且尺寸相同。上述相位0度透光區(qū)與上述相位180度透光區(qū)的寬度較佳約為170～400nm。兩者之間距較佳約為15～60nm。另外，上述條狀遮光層的材質(zhì)由金屬鉻所構(gòu)成，其寬度較佳約為70～90nm。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.根據(jù)本發(fā)明的交錯式相位移光罩，由于相位0度透光區(qū)與相位180度透光區(qū)的寬度小，因此光透過該透光區(qū)后，不易發(fā)生高階繞射或干涉，可以改善因?yàn)橄癫?lens aberration)所造成的圖形失真問題。
2.本發(fā)明的交錯式相位移光罩，因具有復(fù)數(shù)平行排列且形狀、尺寸皆相的透光區(qū)，故可消除光學(xué)鄰近效應(yīng)(OPE)，避免曝光影像的形狀或尺寸被扭曲。
3.本發(fā)明的交錯式相位移光罩，可以增大聚焦深度(depth of fucous，DOF)，使曝光與顯影程序的制程容許度(process window)提升。
4.根據(jù)本發(fā)明的光罩組合及其曝光方法，可以突破傳統(tǒng)曝光圖案線寬的瓶頸，形成較為致密排列的細(xì)線圖案。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的光罩組合的另一光罩俯視圖。
圖3顯示根據(jù)第1圖的光罩曝光所得的影像圖案。
圖4顯示根據(jù)第2圖的光罩曝光所得的影像圖案。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的一細(xì)線圖案曝光結(jié)果。符號說明
600 第一光罩 800第二光罩602 相位0度透光區(qū) 604相位180度透光區(qū)W1相鄰?fù)腹鈪^(qū)的間隔寬度 601第一光罩的遮光層800 第二光罩 802條狀遮光層6000第一曝光圖案 6020 明亮區(qū)W2條狀遮光層的寬度 9020 細(xì)線圖案8020條狀遮光層圖案9000 二次曝光的結(jié)果圖案首先，請參照

圖1，上述第一光罩600，較佳為交錯式相位移光罩(alternating PSM)以消除光學(xué)鄰近效應(yīng)(OPE)。上述第一光罩600主要用以曝光出具有復(fù)數(shù)相互平行排列的明亮區(qū)的暗場(dark field)圖案。上述第一光罩600具有平行且交錯排列的復(fù)數(shù)相位0度透光區(qū)602與復(fù)數(shù)相位180度透光區(qū)604。上述第一光罩600可以由一第一透明基板(例如石英玻璃)所構(gòu)成，上述透光區(qū)602與604可由控制上述第一透明基板的厚度，以分別形成一相角0度透光區(qū)602與一相角180度透光區(qū)604，其中上述相角0度透光區(qū)602與上述相角180度透光區(qū)604交錯排列，當(dāng)曝光光源波長為193nm，石英玻璃的折射率為1.552時，0度透光區(qū)的厚度即為石英厚度，而相位180度透光區(qū)與相位0度透光區(qū)的厚度相差170～180nm，較佳者175nm。
另外，提供一半導(dǎo)體基底，上述半導(dǎo)體基底表面可先利用例如旋涂法形成一適當(dāng)?shù)墓庾鑼?，且將上述半?dǎo)體基底設(shè)置、固定于一支撐裝置上。
接著，將上述第一光罩600置入一曝光裝置中，利用上述曝光裝置使上述第一光罩600對準(zhǔn)于上述半導(dǎo)體基底預(yù)定曝光出圖案的既定位置。上述曝光裝置例如為步進(jìn)-重復(fù)機(jī)(step-and-repeat mask aligner)、光罩對準(zhǔn)曝光機(jī)(maskaligner)、掃瞄-步進(jìn)機(jī)(scan-and-repeat mask aligner)或任何習(xí)知的曝光裝置。
接著，進(jìn)行一次曝光程序，利用上述曝光裝置透過上述第一光罩600曝光出一第一曝光圖案6000，上述第一曝光圖案6000為暗場圖案且具有平行排列的復(fù)數(shù)明亮區(qū)6020，如圖3所示。
并且，請參照圖2，提供一第二光罩800，可以為任何習(xí)知光罩，較佳為傳統(tǒng)雙光強(qiáng)度光罩(binary intensity mask；BIM)。上述第二光罩800主要用以曝光出具有一條狀暗區(qū)的亮場(bright field)圖案。上述第二光罩800可以由一第二透明基板(例如石英玻璃)所構(gòu)成，另一材質(zhì)例如為金屬鉻(Cr)的一條狀遮光層802覆蓋于上述第二透明基板表面。必需注意的是，上述條狀遮光層802的寬度W2必需不小于(大于或等于)上述相位0度透光區(qū)602與上述相位180度透光區(qū)604的間距W1(W2＞W(wǎng)1)。
接著，并且設(shè)置上述第二光罩800于上述曝光裝置中。利用上述曝光裝置調(diào)整上述第二光罩800位置，使上述條狀遮光層802對準(zhǔn)于上述第一曝光圖案6000的相鄰明亮區(qū)6020之一之間隔位置。
接著，進(jìn)行二次曝光程序。利用上述曝光裝置曝光出上述第二光罩800，使未被上述條狀遮光層802遮蔽以外的區(qū)域曝光出來，如此一來，上述第二光罩所曝光出的第二曝光圖案8000(如圖4所示)具有一條狀暗區(qū)8020剛好重迭在上述第一曝光圖案6000的相鄰明亮區(qū)之間格之一上。最后，上述第一曝光圖案6000與上述第二曝光圖案8000重迭的結(jié)果如圖5所示，僅留下具一條狀暗區(qū)9020的量場圖案9000于上述半導(dǎo)體基底中。如此，上述條狀暗區(qū)9020的圖案可相當(dāng)細(xì)微。
根據(jù)本發(fā)明的光罩組合包括上述第一光罩600與上述第二光罩800。上述第一光罩600具有平行且交錯排列的復(fù)數(shù)相位0度透光區(qū)602與復(fù)數(shù)相位180度透光區(qū)604，由不同的透明基底厚度所構(gòu)成。并且，上述第二光罩800，具有一透明基底與一條狀遮光層802，其中上述條狀遮光層802覆蓋于上述透明基底部分表面，上述條狀遮光層802的寬度W2不小于述相位0度透光區(qū)602與上述相位180度透光區(qū)604的間距W1(W2＞W(wǎng)1)。
根據(jù)本發(fā)明的精神，雖然如前所述的實(shí)施例先執(zhí)行上述一次曝光，再執(zhí)行上述二次曝光，亦即先將上述第一光罩600的圖案曝光出來，再將上述第二光罩800的圖案曝光出來，但是本發(fā)明的一次與二次曝光程序的執(zhí)行順序可以互換，只要注意將光罩對準(zhǔn)，使上述復(fù)數(shù)條狀暗區(qū)8020分別與相鄰明亮區(qū)6020之間重迭即可，其施行的先后順序不在此限。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)線圖案的曝光方法，包括提供一第一光罩，具有平行且交錯排列的復(fù)數(shù)相位0度透光區(qū)與復(fù)數(shù)相位180度透光區(qū)；提供一第二光罩，具有一透明基底與一條狀遮光層，其中上述條狀遮光層覆蓋于上述透明基底部分表面，上述條狀遮光層的寬度不小于上述相位0度透光區(qū)與上述相位180度透光區(qū)的間距；以及分別透過上述第一光罩與上述第二光罩，曝光出一第一曝光圖案與第二曝光圖案，其中上述第一曝光圖案具有平行排列的復(fù)數(shù)明亮區(qū)，上述第二曝光圖案具有一條狀暗區(qū)，使上述第一條狀暗區(qū)呈現(xiàn)于上述相鄰明亮區(qū)間隔之一之位置。
2.如權(quán)利要求1所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述相角0度透光區(qū)與上述相角180度透光區(qū)呈矩形。
3.如權(quán)利要求1所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述相角0度透光區(qū)與上述相角180度透光區(qū)的尺寸相同。
4.如權(quán)利要求1所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述相角180度透光區(qū)與上述相角0度透光區(qū)的間距為15～60nm。
5.如權(quán)利要求1所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述相角0度透光區(qū)的寬度為170～400nm。
6.如權(quán)利要求1所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述相角180度透光區(qū)的寬度為170～400nm。
7.如權(quán)利要求1所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述條狀遮光層的寬度為70～90nm。
8.一種細(xì)線圖案的曝光方法，包括提供一第一光罩于一曝光裝置中，上述第一光罩具有平行且交錯排列的復(fù)數(shù)相位0度透光區(qū)與復(fù)數(shù)相位180度透光區(qū)；提供一半導(dǎo)體基底于一支撐裝置上；將上述第一光罩對準(zhǔn)于上述半導(dǎo)體基底的既定位置；利用上述曝光裝置透過上述第一光罩曝光出一第一曝光圖案，其中上述第一曝光圖案具有平行排列的復(fù)數(shù)明亮區(qū)；提供一第二光罩于上述曝光裝置中，其中上述第二光罩具有一透明基底與一條狀遮光層，其中上述條狀遮光層覆蓋于上述透明基底部分表面，上述條狀遮光層的寬度不小于上述相位0度透光區(qū)與上述相位180度透光區(qū)的間距；利用上述曝光裝置使上述第二光罩的條狀遮光層對準(zhǔn)于上述第一曝光圖案的相鄰明亮區(qū)的間隔位置；以及利用上述曝光裝置使上述條狀遮光層以外的區(qū)域曝光出來，僅留下一條狀暗區(qū)于上述半導(dǎo)體基底中。
9.一種光罩組合，適用于曝光出細(xì)線圖案，包括一第一光罩，具有平行且交錯排列的復(fù)數(shù)相位0度透光區(qū)與復(fù)數(shù)相位180度透光區(qū)；以及一第二光罩，具有一透明基底與一條狀遮光層，其中上述條狀遮光層覆蓋于上述透明基底部分表面，上述條狀遮光層的寬度不小于上述相位0度透光區(qū)與上述相位180度透光區(qū)的間距。
10.如權(quán)利要求9所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述相角0度透光區(qū)與上述相角180度透光區(qū)系呈矩形且尺寸相同。
11.如權(quán)利要求9所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述相位180度透光區(qū)與上述相位0度透光區(qū)的間距為20～100nm。
12.如權(quán)利要求9所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述相位0度透光區(qū)的寬度為170～400nm。
13.如權(quán)利要求9所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述相位180度透光區(qū)的寬度為170～400nm。
14.如權(quán)利要求9所述的細(xì)線圖案的曝光方法，其特征在于，上述條狀遮光層的寬度為300～600nm。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種光罩組合，包括一第一光罩，具有平行且交錯排列的復(fù)數(shù)相位0度透光區(qū)與復(fù)數(shù)相位180度透光區(qū)；以及一第二光罩，具有一透明基底與一條狀遮光層，其中上述條狀遮光層覆蓋于上述透明基底部分表面，上述條狀遮光層的寬度不小于上述相位0度透光區(qū)與上述相位180度透光區(qū)的間距。本發(fā)明亦揭露透過光罩組合曝光以形成細(xì)線圖案的方法。
文檔編號G06F17/50GK1470943SQ0312143
公開日2004年1月28日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者戴昌銘, 張仲興, 游展汶, 林本堅(jiān) 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司